Bacterie stroomlijnt biodieselproductie

Geschreven door op nov 30, 2011 in Biobrandstoffen | Laat een reactie achter
Bacterie stroomlijnt biodieselproductie

Hoe bouw je een biobrandstofbacterie? Eentje die zowel plantafval afbreekt én suikers omzet in stoffen als benzine, diesel en kerosine? Amerikaanse wetenschappers demonstreerden hoe dat moet met de beroemde bacterie E. coli. Met hun draaiboek moet het mogelijk worden allerlei micro-organismen om te bouwen voor biobrandstofproductie.

Waar laten we onze auto’s op rijden nu de fossiele brandstoffen op raken? Biobrandstoffen uit oneetbare gewassen staan volop in de belangstelling. Maar lastig is dat plantaardige biomassa over het algemeen veelcellulose bevat: een voor micro-organismen moeilijk afbreekbaar koolhydraat in de celwand van plantencellen. Momenteel wordt plantaardig afval eerst voorbewerkt met afbraakenzymen om cellulose af te breken totfermenteerbare suikers. Micro-organismen zoals gist, kunnen de suikers vervolgens fermenteren tot ethanol.

Maar de voorbewerking met afbraakenzymen is een grote kostenpost waardoor biobrandstofproductie duur blijft. De oplossing: sla deze stap over door een micro-organisme te maken dat zowel plantaardige biomassa kan verteren als biobrandstof kan maken. Hoe je dat doet? Dat demonstreerden Amerikaanse onderzoekers van het Joint BioEnergy Institute door te sleutelen aan Escherichia coli bacteriën. Het onderzoek verscheen deze maand in het tijdschrift PNAS.

Automotoren

Eerder zijn de bakkersgist en bacteriën als E. coli enKlebsiella oxytoca al omgebouwd om cellulose direct om te zetten in ethanol. Maar ethanol is geen ideale biobrandstof: het moet vermengd worden met benzine, omdat auto’s niet op pure ethanol kunnen rijden. Als benzine bestaat uit meer dan tien procent ethanol, hebben de meeste auto’s een speciaal ontworpen of aangepaste motor nodig.

Gedoe dus. Wetenschappers gooien het daarom over een andere boeg en willen micro-organismen aardolie-achtige brandstoffen laten maken – zoals benzine, diesel enkerosine – die wel in bestaande automotoren kunnen.

Sleutelen aan E. coli

En dat is nu gebeurd. De Amerikaanse synthetisch biologen brachten eerst genen in voor cellulose-verterende enzymen, die afkomstig waren van bacteriën die wel cellulose afbreken. E. coli heeft zulke enzymen niet van zichzelf: de bacteriën leven voornamelijk in de dikke darm van mensen en andere warmbloedige dieren, en groeien niet op plantafval. Maar na de genetische aanpassing wel. Ze groeiden op een voedingsbodem met daarin opgelost vingergras: een gras dat veel getest wordt als kandidaat voor biodiesel, en dat voor zo’n dertig procent bestaat uit cellulose. De bacteriën scheidden afbraakenzymen uit, en zetten daarmee de biomassa van het vingergras om in suikers.

Daarnaast kregen de bacteriën nog een genenpakketje ingebracht, waardoor ze die suikers weer om konden zetten in basisstoffen voor biodiesel, benzine of kerosine. Het was even knutselen maar dan heb je ook wat: een bacterie die in één ruk door autobrandstof maakt uit gras.

Demonstratie van de techniek

Volgens de wetenschappers is de demonstratie van dit biobrandstof-bouwpakket een enorme vooruitgang om de kosten van biobrandstof te drukken. Ze geven toe dat de bacterie nog verre van ideaal presteert. De optimale bacterie moet in staat zijn per één gram suiker 0.33 gram biodiesel te maken. Veel meer dan de 0.04 gram die hun bacteriën maakte. De opbrengst aan biodiesel uit E. colimoet dus nog acht keer hoger worden. Dat kan bijvoorbeeld door de bacterie andere afbraakenzymen te laten maken, die meer biomassa kunnen verteren.

Maar eigenlijk gaat het erom dat er nu een draaiboek is met instructies hoe je een micro-organisme de ingrediënten voor biobrandstof kan laten maken uit plantaardig materiaal. En niet zomaar biobrandstof, maar brandstoffen die je meteen in je auto kan tanken, zonder de planten voor te bewerken met dure afbraakenzymen.

Bron:

Gregory Bokinsky e.a. Synthesis of three advanced biofuels from ionic liquid-pretreated switchgrass using engineered Escherichia coli. Proceedings of the National Academy of Sciences. Online publicatie 28 november 2011

Dit nieuwsbericht verscheen 30 november 2011 op Kennislink

Reageer